Bac 2026 de physique-chimie, Asie-Pacifique jour 1 : vue d'ensemble de l'épreuve

Le sujet du jour 1 de l'épreuve de spécialité physique-chimie en Asie-Pacifique, session 2026, se compose de trois exercices indépendants notés sur 20 points, à traiter en 3 h 30. Il est déséquilibré en faveur de la chimie : l'exercice 1, consacré à l'acidité des sols, pèse à lui seul 9 points. Viennent ensuite un exercice de mécanique sur les satellites de communication (6 points) et un exercice d'acoustique sur la protection auditive d'un ouvrier (5 points). Les trois exercices partent d'une situation concrète et se terminent chacun par une question d'argumentation ou une question ouverte, qui demande de construire soi-même la démarche.

Les notions mobilisées sont classiques mais couvrent une bonne partie du programme de terminale : couples acide/base et diagrammes de distribution, pH d'une solution basique, deuxième loi de Newton dans le repère de Frenet, troisième loi de Kepler, niveau d'intensité sonore et addition des intensités. C'est un très bon sujet d'entraînement en conditions réelles, car il vérifie autant la maîtrise des démonstrations de cours que la rigueur dans les conversions d'unités.

Exercice 1 : acidité des sols (9 points)

L'exercice part d'un problème de jardinage : un sol trop acide, que l'on corrige avec de la chaux éteinte. Comptez environ 1 h 35.

Familles chimiques et acidité

Sur la formule de l'acide fulvique, il faut identifier trois groupes caractéristiques : un alcool, un acide carboxylique et une cétone. La confusion entre cétone et aldéhyde est le piège attendu : ici le carbonyle est encadré par deux atomes de carbone. L'acidité de la molécule vient des groupes carboxyle, capables de céder un ion H⁺.

Diagramme de distribution

Le cœur de l'exercice porte sur le carbone dissous. On attribue les courbes à H₂CO₃, HCO₃⁻ et CO₃²⁻ dans l'ordre des pH croissants, puis on justifie le caractère amphotère de l'ion hydrogénocarbonate en citant les deux couples. L'expression de K_A1 conduit, par application de −log, à la relation pH = pK_A1 + log([HCO₃⁻]/[H₂CO₃]). Au croisement des courbes 1 et 2, on lit pK_A1 ≈ 6,4. Comme le pH de la terre de bruyère, proche de 5, est inférieur à ce pK_A1, c'est l'acide carbonique qui prédomine.

Expression de K_A1 et relation avec le pH

Deux détails font la différence sur ces questions. Dans l'expression de K_A1, chaque concentration est divisée par c° pour que la constante soit sans unité ; après simplification, il ne reste qu'un seul c°, et l'eau, solvant, n'apparaît pas. Dans la relation démontrée ensuite, la base figure au numérateur du logarithme : c'est cohérent avec le fait que le pH dépasse le pK_A quand la base l'emporte. Pour conclure sur l'espèce prédominante, un simple axe de pH gradué avec les pK_A suffit ; le diagramme confirme qu'à pH 5 l'espèce 1 représente plus de 90 % du carbone dissous.

Chaux éteinte et question ouverte

La dissolution totale de Ca(OH)₂ libère deux ions hydroxyde par entité dissoute : ce facteur 2 conduit à [HO⁻] = 3,38 × 10⁻² mol·L⁻¹, puis à un pH de 12,5 grâce au produit ionique de l'eau. Annoncer 1,5 comme pH, en calculant −log[HO⁻], est une erreur qu'un simple contrôle de cohérence permet d'éviter. La question finale demande la masse de chaux pour traiter un hectare sur 10 cm : masse de sol de 1,4 × 10³ t, lecture de 2,5 mmol d'ions calcium pour 100 g de terre sur la figure 3, proportionnalité, et l'on aboutit à environ 2,6 tonnes de chaux. Les changements d'unités entre tonnes, grammes et millimoles constituent la principale difficulté.

Exercice 2 : satellites de communication (6 points)

Ce deuxième exercice compare satellites géostationnaires et satellites en orbite basse (LEO) pour l'accès à Internet. Durée conseillée : environ 1 h 03.

Force gravitationnelle et mouvement uniforme

Le mouvement est étudié dans le référentiel géocentrique, et non terrestre. La force exercée par la Terre s'applique en S, dirigée vers O, et s'écrit G m M_T/(R_T + h)² u_N dans le repère de Frenet : la distance se mesure de centre à centre. La démonstration de l'uniformité du mouvement suit le plan habituel : système, référentiel galiléen, bilan des forces, deuxième loi de Newton, puis comparaison avec l'accélération de Frenet. La composante tangentielle nulle donne dv/dt = 0. Il ne faut pas en conclure que l'accélération est nulle : elle change de direction en permanence.

Troisième loi de Kepler

Après avoir défini la période de révolution, on exploite la figure 1, où T² est proportionnel à r³. Le satellite géostationnaire a pour période celle de la rotation terrestre, 86 164 s, ce qui donne une altitude de 3,59 × 10⁴ km. Le rayon de l'orbite, compté depuis le centre de la Terre, ne doit pas être confondu avec l'altitude, et R_T doit être converti en mètres avant la soustraction.

Délais de transmission

Le signal met 0,120 s pour atteindre un satellite géostationnaire et 3,33 ms pour un satellite LEO à 1000 km : un rapport d'environ 36. La dernière question demande de réinvestir ces durées avec le document : couverture large et antenne fixe mais délai long d'un côté, délai très court mais milliers de satellites, risques de débris et impact environnemental de l'autre.

Une question d'argumentation à ne pas bâcler

La question 8 n'appelle aucun calcul nouveau, mais elle demande explicitement de s'appuyer sur les résultats précédents. Une bonne réponse classe les arguments en avantages et inconvénients pour chaque type de satellite, cite les durées trouvées à la question 7 pour étayer l'argument du délai, et reformule les idées du document sans le recopier. Le corrigé rappelle aussi que ces durées supposent le satellite à la verticale de l'émetteur : ce sont des valeurs minimales, et un aller-retour par l'orbite géostationnaire prend déjà 0,24 s.

Exercice 3 : sécurité acoustique (5 points)

Le dernier exercice se déroule dans un atelier et porte sur le choix d'une protection auditive. Durée conseillée : environ 53 minutes.

Niveau sonore et addition des sources

L'ouvrier seul à sa machine reçoit 85 dB, dans la zone d'inconfort de l'échelle fournie. Quand un collègue travaille à côté, à 80 dB, le niveau ne monte qu'à 86 dB : on convertit chaque niveau en intensité, on additionne les intensités, puis on revient au niveau. Additionner directement les décibels est le piège principal de l'exercice.

Atténuation et distance

Pour 86 dB reçus, casque et bouchons atténuent tous deux d'environ 20 dB : les deux conviennent. La distance à laquelle le niveau de la machine d'usinage passerait sous 85 dB atteint 6,3 km, ce qui montre qu'il est illusoire de s'éloigner. Le commentaire fait partie de la réponse attendue.

Question ouverte finale

Avec les trois sources réunies, la machine d'usinage impose un niveau total de 110 dB, car son intensité est 250 fois plus grande que celle des deux autres. Lu à ce niveau sur la figure, le casque atténue de 35 dB (75 dB perçus, acceptable) et les bouchons de 26 dB (84 dB perçus, au-dessus de 80 dB). Seul le casque serre-tête protège suffisamment l'ouvrier.

Les compétences transversales évaluées

Au-delà des notions propres à chaque chapitre, le sujet évalue des savoir-faire communs aux trois exercices. Le premier est la lecture graphique : pK_A au croisement de deux courbes de distribution, quantité d'ions calcium sur la courbe de pH du sol, coefficient directeur de la droite de Kepler, atténuation d'une protection auditive au niveau sonore reçu. Dans chaque cas, il faut indiquer sur la copie la valeur lue et l'endroit où on la lit. Le deuxième est la gestion des chiffres significatifs : 3,38 × 10⁻² mol·L⁻¹ à trois chiffres comme les données, 2,6 tonnes de chaux à deux chiffres à cause de la lecture graphique, 85 dB au décibel près. Le troisième est l'usage du logarithme décimal, présent à la fois dans le calcul du pH et dans celui du niveau d'intensité sonore, avec sa réciproque, la puissance de 10. Un élève à l'aise avec log et 10^x gagne du temps sur deux exercices sur trois.

Gestion du temps sur l'épreuve

Les durées indicatives suivent le barème : environ 1 h 35 pour l'exercice 1, 1 h 03 pour l'exercice 2 et 53 minutes pour l'exercice 3. Commencez par une lecture rapide de l'ensemble du sujet pour repérer les trois questions ouvertes : elles demandent plus de temps que les autres et méritent un brouillon structuré. L'exercice 1 étant long, il est utile de surveiller l'heure à la fin du diagramme de distribution, avant d'attaquer la partie sur la chaux éteinte. Les exercices 2 et 3 contiennent des questions de cours rapides (référentiel, définition de la période, lecture d'échelle) qui permettent de sécuriser des points en peu de temps. Gardez enfin quelques minutes pour relire les unités et le nombre de chiffres significatifs de vos résultats.

Conclusion : ce que ce sujet permet de travailler

Ce sujet récompense la régularité plus que l'astuce. Les démonstrations attendues sont celles du cours : relation entre pH et pK_A, uniformité du mouvement circulaire d'un satellite, addition des intensités sonores. Les erreurs les plus coûteuses viennent des conversions d'unités et des facteurs oubliés : le 2 de la dissolution de la chaux, les kilomètres non convertis en mètres, les décibels additionnés. Les trois questions ouvertes, enfin, rappellent l'importance d'annoncer sa démarche et de conclure clairement : chaque étape rédigée rapporte des points, même si le résultat final n'est pas atteint. Travaillez chaque exercice en temps limité, puis comparez votre copie au corrigé détaillé question par question.